RESUMOO estudo da tenso superficial da gua e de sua perturbao na presena de substncias surfactantes, mais conhecidas como tensoativo, possibilita a analise da fora intermolecular atrativa existente nas molculas dos lquidos, denominada fora de coeso. Tal fora esta presente em diferente intensidade, no interior ou na superfcie. O mtodo mais utilizado para medir a tenso superficial o peso da gota, ou seja,a presso mxima necessria para formar uma bolha na extremidade de um orifcio capilar. O procedimento envolve tcnicas de simples execuo, mas que abordam de forma clara o contedo abordado.

PALAVRAS-CHAVE: Tenso superficial; Dodecil Sulfato de Sdio; Mtodo peso gota.

1. INTRODUOAs molculas de um lquido vo interagir atravs das foras de coeso (foras intermoleculares). As molculas que se encontram no interior do lquido no possuem fora de coeso, uma vez que as molculas vizinhas esto distribudas ao redor de forma aproximadamente simtrica. Entretanto, as molculas na superfcie esto sujeitas s foras de coeso das molculas no interior do lquido. A tenso superficial mede a tendncia das molculas na superfcie de serem atradas para o corpo do lquido, ou seja, a fora resultante sobre elas.Devido a estas diferentes interaes, ao mover uma molcula do interior do lquido para a superfcie, necessrio um consumo de energia. Ao aumento da rea superficial, portanto, est agregado um aumento de energia livre (a presso e temperatura constantes), visto que o procedimento termodinamicamente desfavorvel. Fato que levar o sistema a adquirir espontaneamente a condio na qual ocupar a menor superfcie possvel.Uma forma de medir a intensidade da pelcula aumentando sua rea. Assim, a tenso superficial pode ser definida como sendo o trabalho necessrio para aumentar a rea da superfcie, expressa em milinewtons por metro. Variando com a temperatura, composio e a interao das molculas.A tenso superficial est sempre relacionada interface entre lquido e a atmosfera. Outro tipo de tenso existente a interfacial, a qual se refere a misturas que contenham duas ou mais fases. A explicao terica a mesma da tenso superficial, mas ao invs da superfcie da mistura, essa tenso ocorre na zona em que os dois lquidos diferentes se encontram.Neste experimento, a tenso superficial de lquidos foi feita pelo mtodo peso da gota, por ser uma tcnica simples e apresentar resultados satisfatrios. O mtodo de separao de duas superfcies depende do pressuposto de que a circunferncia multiplicada pela tenso superficial a fora que mantm unidas as duas partes de uma coluna lquida. Quando esta fora est equilibrada pela massa da poro inferior, a gota se desprende.

Figura 1: Desenho representativo da formao da gota.Fonte: http://alfaconnection.net/pag_avsf/fqm0101.htm

Onde:Tenso superficialm = Massa da gota idealR = Raio da gorag = Acelerao da gravidadeNo instante em que a fora peso P se iguala com a fora da tenso superficial, a gota de massa ideal se desprende do tubo. Sabendo que a fora de tenso superficial que une a gota ao resto do lquido dada pelo produto da circunferncia do orifcio, onde a gota se formar, pela tenso superficial do lquido, pode-se calcular a tenso superficial atravs do mtodo do peso da gota por meio das seguintes equaes:

Contudo a massa da gota obtida experimentalmente sempre menor que o peso da gota ideal, Como visto na figura abaixo, a gota no se rompe exatamente na extremidade do tubo e, sim, mais abaixo, exatamente no pescoo formado. O que no garante que todo lquido, para a formao da gota, se desprendeu, estimando-se assim, que cerca de 40% do lquido que formar a gota permanece ligado ao tubo.

Onde: Tenso superficialm = Massa da gota experimentalR = Raio da gotag = Acelerao da gravidadef = Fator de correoComo conseqncia disso, h a necessidade de adicionar um fator de correo na equao acima, obtendo assim a seguinte equao:

Destaca-se que o fator de correo depende da vidraria utilizada para medio das gotas, seja um estalagmmetro ou uma bureta, sendo este um valor tabelado.No experimento em questo, mediu-se a tenso superficial do dodecil sulfato de sdio, um surfactante aninico muito utilizado na indstria, sendo classificado como um surfactante biodegradvel em guas superficiais. Apesar disso, h estudos sobre efeitos fsicos e bioqumicos, por ele causado, nas clulas, principalmente na estrutura da membrana plasmtica.

1.1 CONSTITUIO E CLASSIFICAO DOS SURFACTANTESOs surfactantes so constitudos por uma poro polar (cabea polar) e por uma poro apolar (cauda apolar) e se classificam em: Surfactantes Aninicos: cuja cabea polar tem um nion, como o dodecil sulfato de sdio, o laurato de potssio e o hexadecilsulfonato de sdio. Surfactantes Catinicos: cuja cabea polar tem um ction, como o alquil trimetil amnio, o brometo de hexadeciltrimetilamnio e o cloreto de dodecilamina. Surfactantes Neutros: Cuja cabea polar, mas no tem carter inico como ter poli(oxietileno) p-octilfenil. Surfactantes Anfteros (Zwitterinicos): podem apresentar na estrutura, grupos aninicos, catinicos ou at mesmo no-inicos (dependendo do pH da soluo) como o propanesulfonato (HPS) e o N-dodecil-N,N-dimetil (betana).

2. MATERIAIS E REAGENTES:Materiais Utilizados:Reagentes:

Bales Volumtricos de 100 mLSDS (Dodecil Sulfato de Sdio)

Bureta 25mlgua destilada

Becker 50ml

Balana analtica

Pipeta graduada 5mL / Pipeta Pasteur

Basto de Vidro

Suporte Universal

Garra Metlica

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTALPara a realizao do experimento, utilizou-se de uma soluo estoque de 50mM para obter quatro solues de diferentes concentraes atravs da diluio da mesma (11mM, 15mM e 18mM). Para tanto, utilizou-se a equao de diluio.

M1V1 = M2V2 V1 =

Com o auxlio de uma pipeta graduada retirou-se o volume, j calculado, da soluo estoque e transferiu-se para um balo volumtrico. Uma vez transferido, completou-se o balo volumtrico com gua destilada at chegar bem prximo do menisco, e com a ajuda de uma pipeta de Pasteur completou-se o balo volumtrico at o menisco e finalizou-se com a homogeneizao da soluo.O experimento foi iniciado com a determinao do dimetro da bureta, para isso, montou-se em um suporte universal uma bureta de 25ml, completando-a com gua destilada e regulando-a para obter uma vazo de aproximadamente de uma gota por minuto. Aps a regulagem registrou-se o volume da bureta. Com um tubo de ensaio devidamente pesado, recolheu-se quinze gotas de gua destilada, registrando o volume final da bureta, e novamente levou-se o tubo de ensaio para ser pesado. O procedimento foi repetido coletando 5 gotas de gua. Determinaram-se a melhor massa e volume da gua nos dois procedimentos, com 15 e 5 gotas. E com a diferena dessas grandezas, pode-se obter a massa e o volume de uma gota de gua.O raio da gota pode ser determinar a partir da correlao da massa encontrada com valores de massa j pr-estabelecidos de acordo com a tabela dada no experimento.Com a determinao do raio da bureta, tornou-se possvel calcular o fator de correo da massa da gota, a partir do volume encontrado, utilizando a razo do raio do orifcio com a raiz cbica do volume de uma gota. r/v1/3. De acordo com o valor da razo encontrada, foi possvel obter os valores de f.Determinado o raio e o fator de correo, iniciou-se o processo de medio da tenso superficial da gua na presena de SDS (dodecil sulfato de sdio) nas diversas concentraes.O procedimento para medir a massa da gota das solues com SDS foi praticamente idntico ao processo realizado para encontrar a massa da gota de gua pura. Distinguindo-se apenas no nmero de gotas coletadas, neste caso foram 10 gotas, porm, vale ressaltar que para cada concentrao, a bureta foi ambientada antes de iniciar o procedimento.

4. RESULTADOS E DISCUSSES4.1 DETERMINAO DO DIMETRO DA BURETAA determinao do dimetro da bureta foi realizada definindo a massa de uma gota de gua pura a 20 C e utilizando a tabela 4.1 que relaciona a massa da gota com o raio do tubo.

Tabela 4.1: Massa de uma gota de gua a 20C que se desprende de tubos de diferentes tamanhosMassa da gota(g)Raio do tubo(cm)Massa da gota(g)Raio do tubo(cm)

0.0334500.099460.904670.31891

0.0423470.130620.0916200.32362

0.0469010.147690.0963920.34188

0.0546780.177500.0969180.34385

0.0597000.196660.098680.35022

0.0680260.230520.106230.37961

0.0698690.237900.109660.39262

0.0726820.231350.111610.39968

0.0077530.268020.119570.42765

0.0796800.276050.125220.44755

0.0842700.294230.125750.44980

0.0848800.296940.141420.50087

Inicialmente pesou-se a massa de um tubo de ensaio que seria utilizado para coletar as gotas de gua.

Em seguida, recolheu-se 15 gotas, a uma vazo de 1 gota por minuto para que a formao desta fosse a mais prxima do ideal, e pesou-se a massa do tubo de ensaio com as 15 gotas.

Logo, a massa das 15 gotas de gua ser:

Para se obter uma melhor preciso nas medidas recolheu-se mais 5 gotas de gua procedendo da mesma forma que a descrita anteriormente.

A diferena entre o massa de 15 gotas e a massa de 5 gotas forneceu a massa de 10 gotas com uma menor influncia da presso de vapor, minimizando os erros experimentais.

Com base no valor da densidade da gua a 25 C , fornecido por PERRY (2008), foi possvel calcular o volume ocupado pela gota.

O valor da massa de uma gota foi obtido a uma temperatura de 25C, para calcular a massa de uma gota a 20C utilizou-se da seguinte relao:

Segundo PERRY (2008) a tenso superficial da gua a 20C e tenso superficial a 25C . Assim a massa da gota a 20C ser:

Desta forma, ao se analisar a Tabela 4.1 o valor massa obtida est entre dois valores de massa 0,059700 e 0,068026 que possuem os respectivos valores de raio 0,19666 e 0,23052. O raio da bureta utilizada foi fixado como sendo a mdia dos dois valores de raio.

4.2 DETERMINAO DO FATOR DE CORREOO fator de correlao foi calculado com base na Tabela 4.2, que relaciona a razo entre o raio do tubo e a raiz cbica do volume da gota com o fator de correlao.Tabela 4.2: Fator de correo para o mtodo do peso da gota.r/V1/3fr/V1/3fr/V1/3fa

0.00(1.0000)0.750.60321.2250.656

0.300.72560.800.60001.250.652

0.350.70110.850.59921.300.640

0.400.68280.900.59981.350.623

0.450.66690.950.60341.400.603

0.500.65151.000.60981.450.583

0.550.63621.050.61791.500.567

0.600.62501.100.62801.550.551

0.650.61711.150.64071.600.535

0.700.60931.200.6535

A razo para a gua pura . Na relao razo entre o raio do tubo e a raiz cbica do volume da gota com o fator de correlao, o valor obtido encontra-se entre dois valores de , 0,50 e 0,55 com seus respectivos valores de fator de correo 0,6515 e 0,6362. O fator de correlao foi fixado como a mdia entre os dois valores.

4.3 DETERMINAO DA TENSO SUPERFICIAL DO DODECIL SULFATO DE SDIOInicialmente pesou-se a massa de trs tubos de ensaio para cada soluo, os quais seriam utilizados para a coleta das dez gotas das solues de 11mM, 15mM e 18mM. Os dados obtidos encontram-se na tabela 4.3.Tabela 4.3: Massa dos tubos de ensaio.Concentrao (mmol/L)

Massa (g)111518

m16,78176,83729,0052

m29,03138,86436,7474

m36,77126,88906,9526

Posteriormente foram recolhidas e pesadas dez gotas de cada soluo, sendo o experimento realizado em triplicata. Os valores encontrados esto descritos na tabela 4.4.Tabela 4.4: Massa dos tubos de ensaio com as soluesConcentrao (mmol/L)

Massa (g)111518

m17,10467,14409,3119

m29,35339,16927,0497

m37,08797,19087,2633

Desta forma, a massa de uma gota de cada soluo ser mensurada por:

Os resultados podem ser visualizados na tabela 4.5.Tabela 4.5: Massa e uma gota de cada soluoConcentrao (mmol/L)

Massa (g)111518

m10,032290,030680,03067

m20,032200,030490,03023

m30,031670,030180,03107

Para o clculo da tenso superficial da soluo de dodecil sulfatado de sdio, fez-se uso da equao:

Considerando o fator de correo calculado para a gua destilada (). Os valores da tenso superficial esto na tabela 4.5

Tabela 4.5: tenso superficial da soluo de dodecil sulfatado de sdio em cada uma das concentraesConcentrao (mmol/L)

(mN/m)111518

36,622034,796034,8500

36,552034,581034,2800

35,934034,229035,2300

Mdia36,358666734,535333334,7866667

Desvio Padro0,0648530,0473060,13198

4.3 DETERMINAO DA CONCENTRAO MICELAS CRTICAExistem substncias que apresentam a capacidade de aumentar a tenso superficial do lquido ao qual so combinadas (a substncia fica no interior do lquido diminuindo as foras de coeso). H tambm substncias capazes de diminuir a tenso superficial do lquido ao qual so combinadas (a substncia fica localizada na superfcie do lquido reduzindo as foras de coeso), que so denominadas surfactantes. medida que se adiciona dodecil sulfatado de sdio gua, a tenso superficial da gua diminuiu. Em presena da gua o dodecil sulfatado de sdio forma micelas (espcie de compartimentos), sendo que a parte polar dessa substncia reage com a gua. Desta forma, existe uma concentrao mnima de dodecil sulfatado de sdio para que haja a formao destas micelas. Uma estrutura para a micela pode ser vista na Figura 1.

Figura 1: Micela.Fonte: http://150.162.31.1/~minatti/aulas/qmc5406/20071_qmc5406_extrato_tese_minatti_surfactantes.pdf

A Tabela 4.6 apresenta os valores de tenso superficial para todas as concentraes medidas em laboratrio.

Tabela 4.6: Tenso superficial da soluo de dodecil sulfatado de sdio com relao a sua concentrao(mN/m)

Concentrao(mmol/L)MdiaDesvio

1,064,015565,446764,445764,6359667

3,049,316149,480149,286349,3608333

5,037,563537,285239,074237,9743

7,035,590035,090035,170034,4939667

33,879033,623833,6110

8,032,950036,080035,620034,8010667

34,363934,172535,6200

9,034,970036,300036,240035,8366667

11,036,622036,52035,934036,3586667

15,034,796034,581034,229034,5353333

18,034,850034,280035,230034,7866667

20,034,351134,440534,198134,3299

Uma vez o dodecil sulfatado de sdio um surfactante (substncia capaz de diminuir a tenso superficial do lquido ao qual est combinada), medida que a sua concentrao aumenta, a tenso superficial da soluo deveria diminuir.A anlise da Tabela 4.6 permite verificar que em alguns casos a tenso superficial aumentou com o aumento da concentrao do surfactante. Assim, em maiores concentraes o valor da tenso superficial comea a variar. Deve-se, tambm, levar em consideraoos erros experimentais (flutuao da temperatura, formao da gota, etc.).

5. AO DOS XAMPUS E CONDICIONADORESOs xampus so compostos por surfactantes aninicos, os quais tm o objetivo de solubilizar e retirar a oleosidade e a sujeira que ficam aderidas ao cabelo. Entretanto, os nions da cabea polar da molcula formam complexos estveis com polmeros neutros ou com protenas, que constituem os cabelos. Dessa maneira, aps o uso do xampu o cabelo fica carregado eletrostaticamente devido repulso entre as molculas do surfactante ligadas a queratina.J o condicionador composto por surfactantes catinicos, os quais no se ligam ao cabelo e so capazes de remover as molculas do surfactante aninico do xampu. H ento a neutralizao das cargas eletrostticas que se ligam ao cabelo aps a aplicao de xampu.

6. CONCLUSO